基于三維統(tǒng)計(jì)形狀模型的多器官分割算法研究.pdf

1、醫(yī)學(xué)圖像分割是計(jì)算機(jī)輔助診斷的重要基礎(chǔ)，由分割獲得的體數(shù)據(jù)在器官三維重建、病理分析、病情跟蹤、治療規(guī)劃、手術(shù)導(dǎo)航、可視化醫(yī)療和醫(yī)學(xué)教學(xué)等領(lǐng)域具有重要意義。由于醫(yī)學(xué)圖像具有多樣性和復(fù)雜性，通常呈現(xiàn)模糊性和不均勻性，影響了分割的準(zhǔn)確度。統(tǒng)計(jì)形狀模型是一種基于全局先驗(yàn)的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，具有較高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分割領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上，基于三維統(tǒng)計(jì)形狀模型的多器官分割，充分利用多器官結(jié)構(gòu)中器官的相對(duì)空間信息，可以同時(shí)得到多個(gè)

2、器官的分割結(jié)果，有助于模型的初始定位，并提高分割結(jié)果的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和效率。
　　標(biāo)記點(diǎn)的對(duì)應(yīng)是三維統(tǒng)計(jì)形狀模型構(gòu)建的關(guān)鍵步驟，對(duì)于模型質(zhì)量以及基于模型的分割精度有重要影響。本文提出一種基于邊收縮表面化簡(jiǎn)和微分同胚Demons球面配準(zhǔn)的標(biāo)記點(diǎn)對(duì)應(yīng)方法。使用化簡(jiǎn)得到的參考形狀代替均勻分布的參考形狀，提高了標(biāo)記點(diǎn)對(duì)原始形狀的表達(dá)能力;使用微分同胚Demons球面配準(zhǔn)方法利用形狀梯度和表面曲率特征實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練集中輪廓配準(zhǔn)，提高了標(biāo)記點(diǎn)對(duì)應(yīng)的

3、準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法構(gòu)建的模型具有較高的專(zhuān)一性，對(duì)后續(xù)分割應(yīng)用的準(zhǔn)確度具有積極的影響。
　　同時(shí)，本文提出了一種基于三維統(tǒng)計(jì)形狀模型多器官分割算法，實(shí)現(xiàn)了胸部CT中左肺、右肺以及心臟三個(gè)器官的同時(shí)分割。由于單器官點(diǎn)分布模型的可拓展性，將三個(gè)器官的表面網(wǎng)拼接，聯(lián)合構(gòu)成一個(gè)整體表面網(wǎng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成多器官模型。圖像分割實(shí)驗(yàn)采用“留一法(leave-one-out)”，我們比較了三個(gè)左肺、右肺和心臟的單器官統(tǒng)計(jì)形狀模型以及一個(gè)聯(lián)合了